制动对机体的影响

制动对机体的影响

一、         肌肉系统

1.代谢影响  长期制动后,由于肌肉局部血流量的减少及其运氧能力的降低,造成肌肉相对缺血缺氧,直接影响糖代谢过程，使有氧活动减弱,无氧酵解活动加强。肌肉蛋白质代谢的变化表现为蛋白质合成减少而分解增加,导致蛋白总量的下降。在卧床的早期,骨骼肌Ca2+的变化主要是肌浆网对Ca2+的摄取和释放增加,将直接影响骨骼肌的收缩功能。

2.肌纤维变化  健康人石膏固定肘关节4周后,前臂周径减少5%。制动后的5~7天肌肉重量下降最明显。组织学观察显示,制动7天肌纤维间结缔组织增生,肌纤维变细,排列紊乱。电镜下可见线粒体肿胀明显,有结晶体形成。

3.肌力影响  制动对骨骼肌肌力和耐力均有明显影响,肌肉体积减小,肌纤维间的结缔组织增生,非收缩成分增加,导致肌肉单位面积的张力下降肌力下降。另外,肌力的下降还与制动引起的肌肉运动神经的兴奋性下降有关。制动后肌肉耐力下降的原因一是由于肌糖原和ATP储存减少,做功使肌糖原和ATP迅速消耗,乳酸含量增加,脂肪酸抗氧化能力下降致使肌肉迅速疲劳;二是由于肌肉的血流量及呼吸效率的下降。

4.肌肉形态的变化  肌肉被固定一段时间后,其大小、结构、生理特性和代谢均发生许多改变。疼痛限制了肢体的活动,出现肌肉废用,肌肉废用的变化与固定类似。固定的肌肉虽然中枢神经系统发放的冲动能到达肌肉,但肌肉不能产生正常收缩。同样,废用的肌肉由于缺乏

中枢神经系统兴奋冲动,肌肉也不能产生正常的收缩,表现为活动受限或收缩力丧失。肌肉固定出现的早期变化是萎缩,即整个肌肉重量下降。重量的下降是非线性的,早期下降最快,呈指数下降趋势。此时,所有类型的肌纤维均出现萎缩,由于肌肉的收缩与其横截面积的大小

有关, 萎缩的肌肉表现收缩力的下降。但如果将肌肉的收缩力的百分比与其横截面积的变化来比,固定和废用的肌肉在收缩力方面并没有改变。固定和废用不仅使肌肉的体积减小,也使肌肉的易疲劳性增加

5.固定时间  肌肉的各种变化与固定时肌肉的长度有关。若肌肉是在被拉长的情况下固定,其萎缩和肌肉收缩力的下降要轻一些,如在膝关节伸直位固定时股四头肌产生的萎缩要比腘绳肌明显,因为在此体位下, 腘绳肌处于拉伸状态而股四头肌处于缩短状态。肌肉处于拉伸状态被固定使其横截面积和收缩力下降较多,然而肌肉体积的变化却较小,这是由于肌肉处于拉伸状态时,肌纤维内合成了新的收缩蛋白,同时也有新的肌小节增加,因此,肌纤维面积的缩小被增加的肌小节数量所抵消。另外,对于肌纤维的改变而言,如果以肌肉横截面积为单

位衡量被拉伸固定的肌肉收缩力,其收缩力仍处于较好的状态,在肌肉固定的最初几小时内肌肉蛋白质的合成速率下降,激素水平在固定的早期也发生变化,肌肉对胰岛素的敏感性降低,葡萄糖进入肌细胞更加困难。肌肉固定后,皮质类固醇的水平升高,这样就降低了肌肉中

蛋白质的合成。

二、骨关节系统

1.对骨骼的影响  骨代谢主要依赖于日常的加压和牵伸,站立位的重力使骨受压,肌腱的作用在于牵伸,以上两力直接影响到骨的形态和密度,太空飞行相关的研究证明,沿长骨纵轴的压力的减小是骨质疏松的主要原因。长期制动,骨骼将发生一些变化:开始骨吸收加快特别是骨小梁的吸收增加,骨皮质吸收也很显著。稍后则吸收减慢,但持续时间很长,常规X线摄片不能观察到早期的骨质疏松，骨密度下降40％时方有阳性发现,而骨扫描则较敏感，由于骺端的血流增加而使该部位骨质疏松的检出率明显增加。

2.对关节的影响  骨骼与肌肉损伤后常采用固定以使患处组织在愈合过程中受到保护，然而,固定也存在一定的副作用。长期固定后,关节出现僵直,导致滑膜粘连,纤维连接组织增生。关节缩是由于新生胶原纤维形成纤维内粘连妨碍了韧带纤维平行滑动所造成的。

3.对关节韧带的影响  长期制动可产生严重的关节退变。关节周围韧带的刚度降低，强度下降,能量吸收减少,弹性模量下降,肌附着点处变得脆弱,韧带易于断裂。关节囊壁的血管、滑膜增生,纤维结缔组织和软骨面之间发生粘连,出现疼痛。继而关节囊收缩,关节挛缩，活动范围减小,关节囊的缩短和关节制动于一定位置,使关节软骨接触处受压,关节软骨含水量下降,透明质酸盐和硫酸软骨素减少。慢性关节挛缩时,关节囊内和关节周围结缔组织重构,软骨变薄,血管增生,骨小梁吸收。

4.对关节软骨的影响  应用外固定后缺乏正常活动的关节,如两个相对关节面的关节,导致接触面的软骨退变和损伤。破坏的程度取决于负荷的大小和持续时间、强制制动关节的非接触面的变化有纤维化、蛋白多糖合成减少,蛋白多糖的形态改变,这些变化部分是由于通过关节滑液扩散的营养物质减少的原因,应用支具或绷带固定时,关节运动部分受限,与强制固定相比关节软骨的损害较轻。

5．对关节机械性能的影响  除了关节软骨组成的改变外,制动时关节软骨的机械性能也受到损害,压缩时液体的流量和软骨的变形增加,但拉伸特性没有改变,这说明当关节运动和负荷降低时对蛋白多糖的